EP0969343B1

EP0969343B1 - Régulateur de pression de gaz

Info

Publication number: EP0969343B1
Application number: EP99202144A
Authority: EP
Inventors: Heinz Schuhbaum
Original assignee: Itron GmbH
Current assignee: Actaris Gaszaehlerbau GmbH
Priority date: 1998-07-04
Filing date: 1999-07-01
Publication date: 2002-03-13
Anticipated expiration: 2019-07-01
Also published as: ATE214497T1; DE69901009T2; ES2174569T3; DE69901009D1; EP0969343A1; DE19830043C1

Description

L'invention concerne un régulateur de pression de gaz selon le préambule de la revendication 1.

On connaít, par le prospectus " Gasdruckregelregäte ZR 20 " de la firme J.B. Rombach GmbH Karlsruhe, 1994, un régulateur de pression de gaz qui présente un boítier dans lequel est prévu un dispositif de soupape à diaphragme qui comprend au total quatre diaphragmes renforcés en tôle ainsi que d'autres pièces détachées, et dans lequel il est prévu en outre un dispositif à ressort pour leur précontrainte, qui est monté séparément dans une douille encastrée dans le boítier, et soutenu par un couvercle. Le régulateur de pression de gaz possède une chambre de compensation qui est limitée par un diaphragme de travail et un diaphragme de compensation et qui est soumis à la pression de gaz régnant dans la conduite d'amenée par l'intermédiaire d'une conduite de liaison séparée. Non seulement, ce type d'agencement du dispositif de soupape à diaphragme et de chargement de la chambre de compensation comprend beaucoup de pièces mais, il exige également un montage coûteux.

On connaít aussi, par le document GB 2 078 341 A, un régulateur de pression de gaz qui comprend plusieurs diaphragmes de soupape encastrés dans le boítier, qui sont assemblés à des sections correspondantes d'un poussoir de soupape par des assemblages à vis et qui séparent ainsi le boítier en plusieurs chambres. Ici aussi, il est nécessaire de prévoir un grand nombre de pièces, lesquelles exigent un montage coûteux.

Le but de l'invention est de construire un régulateur de pression de gaz selon le préambule de la revendication 1, de réduire le nombre des pièces du dispositif de soupape, de manière à obtenir un montage simplifié.

Ce problème est résolu par la partie caractérisante de la revendication 1.

Ici, au moins une partie du dispositif de soupape à diaphragme est moulée par injection en une matière possédant l'élasticité du caoutchouc, le diaphragme servant aussi bien de diaphragme de travail que de diaphragme de compensation et assurant éventuellement encore d'autres fonctions. Il en résulte non seulement un montage très simple mais aussi une très faible hauteur de construction pour un régulateur de pression de gaz parcouru par un courant axial, qui peut être réalisé sous la forme d'un régulateur à un ou à deux conduits.

D'autres caractéristiques de l'invention sont définies dans la description qui va suivre et dans les revendications secondaires.

L'invention est exposée de façon plus détaillée ci-après à l'aide d'exemples de réalisation représentés sur les dessins annexés.

Les figures 1 à 6 montrent différentes formes de réalisation d'un régulateur de pression de gaz en coupe axiale.

Le régulateur de pression de gaz représenté sur la figure 1, constitué par un régulateur à deux tuyaux comprend un boítier 1 sensiblement circulaire en vue de dessus, qui présente deux enveloppes en tôle concentriques 1a, 1b, assemblées l'une à l'autre le long de son bord périphérique, par exemple par un sertissage 1c et un tuyau d'admission 2 et un tuyau d'évacuation 3 servant pour le montage dans une conduite de gaz, qui sont disposés axialement l'un à la suite de l'autre, respectivement sur l'une et l'autre des enveloppes 1a, 1b, les tuyaux d'admission et d'évacuation 2, 3 pouvant être, par exemple, soudés ou fixés d'une autre façon au boítier 1.

Un siège de soupape fixe 5, en forme de disque, pourvu d'ouvertures de passage latérales 4, appartenant à un dispositif de soupape à diaphragme contenu dans le boítier 1, est fixé à l'enveloppe en tôle 1a côté admission au moyen d'une tubulure 6 formée sur l'enveloppe en tôle 1a, qui est disposée en position centrale axiale dans cet exemple de réalisation.
Le dispositif de soupape à diaphragme comprend en outre un diaphragme 7 d'un seul tenant qui présente une ouverture de passage en forme de buse, disposée en position centrale, qui s'étend autour du siège de soupape 5 et qui est limitée, sur le côté dirigé vers le tuyau d'admission 2, par une section d'anneau 7a qui entoure le siège de soupape 5 et qui s'étend sensiblement axialement, tandis que, sur le côté dirigé vers le tuyau d'évacuation 3, elle débouche, avec rétrécissement en entonnoir de Venturi dans un tuyau 7b qui est engagé dans le tuyau d'évacuation 3 tout en laissant un jeu. Le diaphragme 7 comprend en outre une section d'anneau 7c s'étendant sensiblement radialement, qui s'étend de la région de l'ouverture de passage jusqu'au sertissage 1c où elle est renflée et serrée de façon étanche.

Les deux sections d'anneaux 7a, 7c du diaphragme 7 sont de forme ondulée dans la région adjacente à leur bord extérieur recouvert, pour permettre un déplacement axial en dépit de l'encastrement de leurs périphéries extérieures. Entre les deux sections d'anneaux 7a, 7c du diaphragme 7, est disposé un disque de diaphragme annulaire 8, de préférence encastrée dans une contre-dépouille formée entre les sections d'anneaux 7a, 7c et qui comprend, sur chacune de ses périphéries, intérieure et extérieure, une section d'anneau d'appui 8a, 8b qui s'étend dans la direction axiale vers le côté d'admission, ces sections donnant un appui approprié aux sections d'anneaux 7a, 7c.

Un ressort 9, constitué par exemple par un ressort hélicoïdal, qui prend appui contre une coupelle de ressort 10 disposée dans le boítier 1, précontraint le diaphragme 7 en direction du tuyau d'évacuation 3. En l'absence de pression de sortie, le dispositif de soupape à diaphragme se trouve en position de fermeture, dans laquelle un anneau de soupape 7d, formé sur le côté intérieur de la section d'anneau 7a, et qui s'étend obliquement par rapport au siège de soupape 5, vient en prise avec le côté du siège de soupape 5 qui est dirigé vers le tuyau d'admission 2. Ce siège est muni d'un petit perçage (non représenté) pour permettre un remplissage progressif de la conduite de gaz du côté de la sortie lorsque la pression du gaz est à nouveau appliquée du côté de l'entrée.

La section d'anneau 7a forme une chambre de compensation 11a avec l'anneau de soupape 7d, tandis que la section d'anneau 7c forme, avec l'enveloppe en tôle 1b, une chambre de pression différentielle 11b qui est soumise à la pression du gaz qui sort en passant par le jeu formé entre le tuyau 7b et le tuyau d'évacuation 3.

Lorsque du gaz est capté du côté de la sortie, le dispositif de soupape à diaphragme s'ouvre, de sorte que le gaz entrant par le tuyau d'admission 2 s'écoule à travers les ouvertures de passage 4, puis entre le siège de soupape 5 et le diaphragme de travail 7, pour pénétrer dans le tuyau 7b et, de là, s'évacuer en passant par le tuyau de sortie 3. Lorsque la pression du gaz est trop élevée, le diaphragme 7 se ferme par le fait qu'il entre en prise avec le siège de soupape 5 du côté de la sortie.

La pression d'air extérieure sert ici de pression de référence. Cette pression règne dans une chambre 12 formée entre l'enveloppe en tôle 1a et le diaphragme 7 et qui est en communication avec l'espace extérieur, c'est-à-dire avec l'atmosphère.

Le diaphragme 7 est ainsi un diaphragme à fonctions multiples qui est en même temps un diaphragme de travail et un diaphragme de compensation. Il forme l'ouverture de passage centrale du dispositif de soupape à diaphragme et ferme de façon étanche en cas de faible pression de gaz. Par ailleurs, il forme un convergent de Venturi ainsi que le joint étanche du boítier. Entre le joint extérieur du boítier et le joint de l'ouverture de passage, il n'y a pas d'ouvertures qui devraient être fermées de façon étanche. Etant donné que le disque de diaphragme 8 est avantageusement retenu dans une contre-dépouille du diaphragme 7, il ne se pose pas de problèmes d'étanchéité intérieure. La diaphragme 7 en une seule pièce permet une construction très compact avec des longueurs de construction de l'ordre de 50 mm.

Entre le diaphragme 7 ou le disque de diaphragme 8 et l'enveloppe en tôle 1a, il est en outre avantageusement prévu un diaphragme de sécurité 13 sur lequel le ressort 9 prend appui dans une région renforcée et dont les bord renflés sont serrés de façon étanche, avec les bords extérieurs des sections d'anneaux 7a, 7c du diaphragme 7.

Un ressort annulaire 14 comprenant plusieurs languettes radiales est avantageusement agencé du côté de la sortie, à peu près au niveau de l'enveloppe en tôle 1b, ce ressort assistant le mouvement du diaphragme 7 lorsque celui-ci se trouve dans la position fermée de l'anneau de soupape 7d, en direction du côté de l'entrée.

La coupelle de ressort 10 est avantageusement réglable dans la direction axiale pour le réglage de la précontrainte du ressort 9, au moyen d'une vis de réglage 15 disposée dans une position décentrée qui émerge en dehors du boítier 1 et qu'on peut faire tourner par rapport à la coupelle de ressort 10 au moyen d'un perçage fileté correspondant, la vis de réglage 15 étant tenue dans le boítier 1 par un étrier de retenue élastique 17. La position de la vis de réglage 15 peut être immobilisée au moyen d'un fil de plomb qui est passé à travers une ouverture 18 de la vis de réglage 15 et à travers un oeillet 19 prévu sur le boítier. L'ouverture du boítier qui reçoit la vis de réglage 15 est avantageusement utilisée comme communication de la chambre 12 avec l'atmosphère.

Ici, il peut être prévu entre la vis de réglage 15 et le boítier 1 une rondelle intermédiaire 20 qui fond en cas d'incendie, de sorte que, par l'intermédiaire de la coupelle de ressort 10, le ressort hélicoïdal 9 pousse la vis de réglage 15 dans l'ouverture du boítier pour fermer cette dernière. L'étrier 17 de retenue du ressort exerce ici une action d'assistance. Ceci forme d'une façon simple une sécurité contre le feu.

Quant à la forme de réalisation représentée sur la figure 2, il s'agit d'un régulateur à conduit unique dans lequel le côté de l'entrée et le côté de la sortie coïncident, le gaz arrivant étant admis au centre et étant évacué coaxialement. Ici, le siège de soupape 5 est fixé à l'enveloppe en tôle 1a et comprend un tuyau 5a côté admission auquel se raccordent une partie de siège annulaire 5b munie d'ouvertures de passages 4 et une section de disque 5c qui sert à fixer l'enveloppe en tôle 1a et à serrer les bords périphériques correspondants de la section d'anneau 7a du diaphragme 7 et le diaphragme de sécurité 13.

Le dispositif de soupape à diaphragme est disposé de la même façon que dans la forme de réalisation de la figure 1 et le mode de fonctionnement est donc correspondant. Toutefois, il manque ici le ressort annulaire 14 ; en remplacement, le disque de diaphragme 8 est muni, sur le côté du bord extérieur, d'une section 8c recourbée en direction de la section annulaire 7c et qui, en présence d'une déviation correspondante, se pose sur la section annulaire 7c et, de cette façon, engendre un couple de rappel correspondant en direction du côté d'entrée.

Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 3, le tuyau 7b est constitué par une pièce séparée qui, à travers le diaphragme 7, est relié au disque de diaphragme 8, par exemple au moyen de rivets, et qui est guidé dans un perçage de guidage 23 du siège 5 de la soupape au moyen d'un doigt 22 muni d'une tête sphérique 21.

Le boítier 1 est ici composé de deux éléments en fonte 1a', 1b' qui sont réalisés respectivement d'un seul tenant avec le tuyau d'admission et le tuyau d'évacuation, 2, 3.

Le siège de soupape 5 est serré sur l'élément en fonte 1a', avec serrage étanche du diaphragme 7 par rapport au bord périphérique correspondant 5a qui est relié au siège de soupape 5 par des ailettes radiales 5b.

La coupelle de ressort 10 est ici munie d'un filetage extérieur et est bloquée en rotation dans le boítier 1 au moyen d'une goupille 24, dans une douille 25 munie d'un filetage intérieur et qui porte extérieurement une couronne dentée 26 grâce à laquelle elle est en prise avec un pignon 27 qu'on peut faire tourner au moyen d'un tourillon 28 dont la tête est disposée sur le côté extérieur du boítier 1, et peut être actionnée pour le réglage de la coupelle de ressort 10, et est éventuellement protégée par un capôt 29. Un ressort de retenue 30 peut servir en supplément, en cas de feu, de ressort de fermeture, une rondelle intercalaire 31 fondant préalablement.

Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 4, il s'agit d'un régulateur d'angle dans lequel le tuyau d'admission 2 est incliné d'un angle de 90° par rapport à le tuyau d'évacuation 3, les axes des tuyaux d'admission et d'évacuation 2, 3 étant disposés inclinés par rapport au dispositif de soupape à diaphragme. Le boítier 1 est ici aussi composé de deux pièces en fonte 1a', 1b' qui sont réalisées d'un seul tenant avec le tuyau d'admission et le tuyau d'évacuation 2, 3 respectivement. Toutefois, par exemple, l'axe du tuyau d'admission ou du tuyau d'évacuation 2, 3 peut aussi s'étendre coaxialement à l'axe du dispositif de soupape à diaphragme, tandis que l'axe du tuyau d'évacuation et du tuyau d'admission 3, 2 sont perpendiculaire.

Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 5, il est prévu un anneau 32 encastré dans le boítier 1 et qui sert, d'une part à serrer le diaphragme 7 de façon étanche le long de sa périphérie extérieure, dans la région dans laquelle les deux moitiés de boítier 1a, 1b sont réunies l'une à l'autre et qui, d'autre part est muni d'une zone de portée 33 pour une extrémité du disque 8 du diaphragme. De cette façon, on peut faire pivoter le disque 8 du diaphragme sous l'action d'un axe 34 logé dans la zone de portée 33 et ainsi le faire pivoter entre deux positions extrêmes. Selon ce mouvement de pivotage, l'anneau de soupape 7d est disposé obliquement par rapport à l'axe du dispositif de soupape à diaphragme et, par ailleurs l'axe de ce dernier est disposé de façon générale non centrée par rapport au boítier 1.

Par ailleurs, dans cette forme de réalisation, dans le voisinage du disque 8 du diaphragme, la section 8a de l'anneau d'appui est reliée à ce disque par des nervures et le ressort 9 avec la coupelle de ressort 10 est prévu latéralement à la zone de déplacement du dispositif de soupape à diaphragme. Eventuellement, un couvercle amovible (non représenté) peut être prévu dans la partie du boítier 1a au-dessus du ressort 9, pour permettre éventuellement d'échanger le ressort 9.

Dans la forme de réalisation d'un régulateur à un tube représentée sur la figure 6, le tuyau de raccordement muni d'un filetage intérieur est monté sur un distributeur 36 réuni au boítier 1, qui est composé d'un anneau extérieur 36a et d'un anneau intérieur 36b, un joint 37 étant disposé sur ce dernier. L'anneau intérieur 36b présente une ouverture d'évacuation centrale 38 et présente plusieurs ouvertures d'admission 39 séparées les unes des autres par des nervures et disposées en couronne autour de l'ouverture d'évacuation 38.

Dans l'ouverture d'évacuation 38 est encastré de façon étanche un tronçon de tube 40 qui s'étend de l'anneau intérieur 36b vers le siège de soupape 5 et est encastré dans une ouverture de ce siège, également à joint étanche. Le siège de soupape 5 est muni d'un tuyau 41 qui prolonge le tronçon de tube 40 en direction du tuyau de raccordement 3, et qui avec le tronçon de tube 40, forme la conduite d'évacuation et, en même temps, renforce l'effet de Venturi du tuyau en forme d'entonnoir 7b du diaphragme 7.

L'enveloppe de boítier 1b s'étend au-delà d'une section tronconique jusqu'à l'extrémité du tuyau 41 qui est la plus éloignée du siège de soupape 5 et elle est montée de façon étanche par rapport à ce dernier par l'intermédiaire d'un joint 42, formé par un joint emboíté en forme de U. Par ailleurs, l'enveloppe 1b du boítier présente, dans la section tronconique, des ouvertures de passage 43 pour le gaz qui passe à travers le dispositif de soupape à diaphragme et longe la périphérie extérieure du tronçon de tube 40, et qui passe dans l'espace annulaire formé entre l'enveloppe 1b du boítier et le tuyau 3 qui y est relié et, de là s'écoule, par exemple dans un compteur de gaz vissé au tuyau de sortie 3 avec interposition d'un joint 44, et d'où le gaz s'écoule de nouveau à travers le tuyau 41 et le tronçon de tube 40. Eventuellement, les joints 42 et 44 peuvent aussi être réalisés ensemble d'un seul tenant. Le tronçon de tube 40 peut aussi être formé d'un seul tenant avec l'anneau intérieur 36b.

Comme ceci est représenté dans cette forme de réalisation, la section 8a de l'anneau de soutien du disque de diaphragme 8 peut présenter des fentes et nervures axiales, auquel cas il peut aussi être prévu un soutien axial de la section d'anneau 7a par des nervures appropriées.

Lorsque le régulateur est prévu pour de hautes pressions d'admission, il est avantageux de monter le siège de soupape 5 légèrement en oblique, par exemple avec un angle d'inclinaison de quelques degrés, par rapport à la direction axiale, de sorte que le dispositif de soupape à diaphragme ne s'ouvre pas de la même façon sur toute la périphérie.

Le boítier 1 peut être par exemple rond ou encore ovale en vue de dessus.

Claims

Régulateur de pression de gaz avec un boítier (1) dans lequel est prévu, entre un tuyau d'admission (2) et un tuyau d'évacuation (3), un dispositif de soupape à diaphragme pour la fermeture d'une ouverture de passage semblable à une buse, le dispositif de soupape à diaphragme comprenant un siège de soupape (5) et un diaphragme de travail (7c) travaillant ici ensemble avec ledit siège, ledit diaphragme étant précontraint élastiquement et soumis d'un côté à une pression de référence et du côté de la chambre d'évacuation à un milieu de type gazeux, ainsi qu'un diaphragme de compensation (7a), limitant une chambre de compensation (11a), caractérisé en ce que le diaphragme de compensation (7a), en tant que section d'anneau s'étendant pour l'essentiel dans la direction du courant, forme avec le diaphragme de travail (7c) présentant une ouverture de passage, en tant que section d'anneau s'étendant pour l'essentiel perpendiculairement par rapport à la direction du courant, un diaphragme (7) d'un seul tenant.
Régulateur de pression de gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diaphragme (7) du côté de l'évacuation présente un tuyau (7b) semblable à un entonnoir qui produit, selon le principe de Venturi, la pression du côté de l'évacuation sous le diaphragme de travail.
Régulateur de pression de gaz selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tuyau (7b) est formé d'un seul tenant avec le diaphragme (7).
Régulateur de pression de gaz selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tuyau (7b) est formé de façon séparée du diaphragme (7) et est conduit à l'opposé du siège de soupape (5).
Régulateur de pression de gaz selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le diaphragme (7) est renforcé par un disque de diaphragme (8) qui est en particulier, posé de façon libre.
Régulateur de pression de gaz selon la revendication 5, caractérisé en ce que le disque de diaphragme (8) est mis en oeuvre dans une contre-dépouille entre les sections d'anneau (7a,7c) du diaphragme 7.
Régulateur de pression de gaz selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la périphérie du diaphragme (7) présente des bords formés en tant qu'anneaux d'étanchéité.
Régulateur de pression de gaz selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le diaphragme (7) présente au niveau de la face intérieure de la section d'anneau (7a), un anneau de soupape (7d) formé d'un seul tenant avec ladite section d'anneau (7a), ledit anneau de soupape (7d) entrant en prise avec le siège de soupape (5) lors d'une pression de gaz insuffisante.
Régulateur de pression de gaz selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le siège de soupape (5) présente une section d'anneau périphérique pourvue d'ouvertures de passage du courant de gaz (4).
Régulateur de pression de gaz selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'un diaphragme de sécurité (13) est disposé entre le boítier (1) et le côté du diaphragme (7) soumis à la pression de référence.
Régulateur de pression de gaz selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le diaphragme (7) est soumis à un ressort (9) réglable maintenu par le boítier (1).
Régulateur de pression de gaz selon la revendication 11, caractérisé en ce que le ressort (9) est maintenu dans le boítier (1) grâce à une coupelle de ressort (10) qui est disposée de façon à pouvoir être réglée par rapport au diaphragme (7).
Régulateur de pression de gaz selon la revendication 12, caractérisé en ce que la coupelle de ressort (10) est réglable par l'intermédiaire d'une vis de réglage (15) actionnable au travers d'une ouverture dans le boítier.
Régulateur de pression de gaz selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'une rondelle intermédiaire (20) pouvant fondre pour des températures élevées est disposé entre la vis de réglage (15) et le boítier (1), de telle sorte qu'en cas de fonte du disque intermédiaire (20), l'ouverture dans le boítier soit fermée par l'intermédiaire de la vis de réglage (15).
Régulateur de pression de gaz selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que du côté de l'évacuation dans le boítier, un ressort annulaire (14) percutant le diaphragme (7) dans sa position extrême du côté de l'évacuation est prévu.
Régulateur de pression de gaz selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisée ce que le disque de diaphragme (8) présente au niveau du bord extérieur une section (8c) recourbée en direction de la section de l'anneau (7c), laquelle lors d'une insuffisance de pression entre en contact avec la section de l'anneau (7c), ledit contact menant à une précontrainte dans la direction inverse.
Régulateur de pression de gaz selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que le boítier (1) est formé de deux enveloppes de boítier (1a, 1b), entre lesquelles le diaphragme (7) est encastré de façon étanche au niveau de la périphérie extérieure du boítier (1).
Régulateur de pression de gaz avec un boítier (1) dans lequel est prévu, entre un tuyau d'admission et un tuyau d'évacuation, un dispositif de soupape à diaphragme pour la fermeture d'une ouverture de passage semblable à une buse, le dispositif de soupape à diaphragme comprenant un siège de soupape (5) et un diaphragme de travail (7c) travaillant ici ensemble avec ledit siège, ledit diaphragme étant précontraint élastiquement et soumis d'un côté à une pression de référence et du côté de la chambre d'évacuation à un milieu de type gazeux, ainsi qu'un diaphragme de compensation (7a) limitant une chambre de compensation (11a), en particulier selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce qu'en tant que régulateur axial à un seul conduit, il présente un tuyau d'évacuation s'étendant au travers du siège de soupape (5) ainsi qu'une enveloppe de boítier (1b) s'étendant vers l'extrémité du tuyau d'évacuation du côté de l'admission et étanchéifiée vis à vis dudit tuyau, ladite enveloppe portant un tuyau d'évacuation (3) et étant munie d'ouvertures de passage (43), qui débouchent dans un espace annulaire entre l'enveloppe du boítier (1b) et le tuyau d'évacuation (3).
Régulateur de pression de gaz selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'enveloppe du boítier (1b) comprend une section présentant les ouvertures de passage (43), en particulier pour l'essentiel en forme de cône tronqué, prolongeant l'enveloppe de boítier (1b) vers l'extrémité libre d'un tuyau (41), ladite enveloppe du boítier entourant le tuyau (41) qui limite le tuyau d'évacuation.
Régulateur de pression de gaz selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'un joint (42) formé en tant que joint d'étanchéité lié est prévu entre le boítier (1b) et le tuyau (41) qui limite le tuyau d'évacuation.